Experimental demonstration of fiber-accessible metal nanoparticle plasmon waveguides for planar energy guiding and sensing
实验证据的模式选择倏逝波功率耦合在电信频率与效率高达75%，从锥形光纤精心设计的金属纳米粒子等离子体波导。波导由一个二维的正方形晶格光刻定义的金纳米粒子的光学薄硅膜。利用光纤拉锥分析了波导的色散和衰减特性。功率传输到这些波导中的高效率解决了传统光学器件和等离子体激元器件之间的耦合问题，并且可以导致高效等离子体激元传感器和光学开关的发展。
2004-05-20 physics.optics
Selective excitation of plasmons superlocalized at sharp perturbations of metal nanoparticles
尖锐的金属角和尖端支持曲率半径尺度上的等离子体激元-超局域等离子体激元。我们分析等离子体性质的纳米粒子与小而尖锐的角落和尖端形状的表面扰动的超局域化的等离子体激元，其频率是由扰动的形状，和普通的等离子体激元定位在整个粒子的杂交。当超定域等离子体激元的频率接近普通等离子体激元的频率时，它们发生强杂交，并促进在相应的微扰顶点附近激发光学热点。然后，该颗粒被用作纳米天线，该纳米天线选择性地将自由空间光耦合到顶点的纳米级附近，从而提供精确的局部光增强几个数量级。
2015-05-05 physics.optics
Enhancement of radiative processes in nanofibers with embedded plasmonic nanoparticles
单光子的有效操纵和长距离传输是纳米量子光学的关键组成部分。在这封信中，我们研究了一个单独的光发射器放置到一个金属纳米粒子耦合到一个发光二极管的发射特性。我们发现，等离子体激元场的增强，加上独特的和协同的光限制，有助于整体增加的发射率以及量子产率。
2016-02-03 physics.optics
Dark spots along slowly scaling chains of plasmonic nanoparticles
我们数值研究了慢尺度线性链的失配银纳米粒子的光学响应。杂化等离子体共振链表现出不寻常的局部场分布周围的纳米粒子，导致从对称性破缺的几何形状。重要的是，我们发现定位模式的特点是明亮的热点交替，我们称之为\textit{dark}点。暗点与暗等离子体激元相关联，暗等离子体激元沿着链具有共线和反平行的偶极矩。其结果是，在黑暗的结间间隙的场放大熄灭平行于链轴的入射偏振。尽管有强的等离子体激元耦合，但是在该暗间隙的侧面上的纳米颗粒经历具有振幅增益对比度$> 2 \times 10^2$的显著的不对称场放大。值得注意的是，同样对于与轴正交的偏振，间隙热点在共振时形成。
2016-05-28 physics.optics
Metal nanoparticle plasmons operating within quantum lifetime
我们研究了当金属纳米颗粒与量子发射体（例如量子点、分子）强耦合时，金属纳米颗粒上的等离子体激元振荡的动力学。我们模拟了一个简单模型：耦合经典-量子振子系统的密度矩阵演化。我们发现，等离子体激元振荡的寿命可以增加几个数量级，高达量子发射体的衰变时间。这种效应本身表现为spaser（通过辐射的受激发射的表面等离子体放大）实验中等离子体发射带的变窄[{ \it Nature}，{ \bf 2009}，460，1110]，其中金纳米颗粒与周围分子相互作用。等离子体激元激发寿命的增加使得受激发射能够克服自发发射。这种增强是由于出现了类似于电磁感应透明（EIT）的现象。这种效应可以在纳米物理学的许多领域中找到应用，例如在等离子体激元的量子信息和提高太阳能电池效率中。
2013-06-20 physics.optics
Oscillatory optical response of amorphous plasmonic nanoparticle arrays
金属纳米颗粒阵列的光学响应由局部表面等离子体激元激发主导，并且是取决于特定阵列几何形状的通过颗粒间耦合修改的单个颗粒贡献的总和。在这里，我们仔细研究如何实验测量的大规模（30毫米$^{2}$）非晶Au纳米盘阵列的性能干单粒子的属性和它们的相互作用。它们引起等离子体激元峰位置、半峰全宽和消光效率的明显振荡行为，消光效率取决于最小粒子中心到中心（CC）距离。
2012-05-08 physics.optics
Broadband plasmonic nanoparticles: fabrication, optical properties, and implications in liquid light chemiluminescence enhancement
化学发光团是指在没有任何外部光源的情况下，仅仅由于化学反应而产生化学发光效应而呈现宽带光发射的实体。由于化学发光体通常具有低量子效率，因此化学发光是一种弱光学效应。我们发现等离子体纳米粒子可以有效地增强化学发光的特殊效应，这是由于加速了化学发光团激发态的辐射衰减，从而增大了化学发光产率。相应地，等离子体纳米颗粒是具有经历特定波长的吸收带的亚波长尺寸的纳米颗粒，其特征在于独特的光学性质以及电磁辐射的高度局部化。然而，等离子体纳米粒子的宽带特性及其在液体光中的影响，化学发光效应，被忽视了。因此，它们可以作为光子学、传感和法医学的新材料而引起关注。本文介绍了宽带等离子体纳米粒子的制备技术，并讨论了其有趣的光学性质及其在化学发光效应中的应用。我们采用激光液相烧蚀（LAL）技术制备了纳米颗粒，并提出了物理气相沉积（PVD）合成与退火辅助处理的进一步研究。这两种技术都是可获得的，并且允许产生具有形状和尺寸分布的纳米颗粒的集合，以表现出适合化学团的宽带发射的宽等离子体共振。我们的研究结果，特别是放置在介电材料上的等离子体纳米粒子的特定设计，为新一代基于荧光的设备开辟了道路，这些设备从传感，医疗保健，生物医学研究和量子系统（如无泵激光源）开始。
2019-04-13 physics.optics
Directional out-coupling of light from a plasmonic nanowire-nanoparticle junction
我们的实验表明，一个单一的银纳米粒子（NP）耦合到银纳米线（NW）可以转换传播的表面等离子体激元定向光子。通过采用双激发傅立叶显微镜与空间滤波收集光学，我们显示单和双向耦合的光从NW-NP结的等离子体激发通过玻璃基板和空气覆盖。此外，我们还发现，NW-NP结可以影响分子荧光发射的方向性，从而起到光学天线的作用。本文讨论的结果可能对实现定向单光子源和量子等离子体电路具有影响。
2015-04-09 physics.optics
Multispectral narrowband frustrated total internal reflection filter with inclusions of plasmonic nanoparticles
本文研究了含纳米颗粒的受抑全内反射薄膜滤波器，发现等离子体效应能将滤波器带宽分裂为多条窄带光谱线，并使入射光束角向分裂为多束输出光。
2023-07-29 physics.optics
Two and three photon excited luminescence of single gold nanoparticles: Switching between plasmon- and electron-hole-pair emission by ultrashort laser pulses
在这项工作中，我们使用飞秒激光脉冲的800 nm波长的激发和表征单金纳米粒子的多光子发光发射。对于激发与100 fs的激光脉冲，我们观察到一个两个和三个光子的辐射电子空穴对复合为主的发射，而发射是由辐射等离子体衰变激发与500 fs的脉冲。对于具有不同长径比的单个金纳米棒，我们研究了粒子等离子体激元和电子空穴对之间的相互作用，这使我们能够开发一个定量模型来充分描述单个金纳米颗粒的双光子和三光子发光发射。
2018-12-04 physics.optics
Terahertz binding of nanoparticles based on graphene surface plasmons excitations
本工作研究了由靠近石墨烯片的介电颗粒组成的二聚体的光学结合。使用严格的电磁方法，我们计算了作用在每个纳米颗粒上的光学力。此外，我们推导出的解析表达式，使评估的贡献，石墨烯表面等离子体（GSPs）的光学结合。我们的研究结果表明，石墨烯激发表面等离子体激元产生多个平衡位置，粒子之间的距离是光子波长的几十倍。此外，这些位置可以通过调节石墨烯上的化学势来动态控制。考虑了正入射和斜入射。
2021-11-22 physics.optics
Giant Photogalvanic Effect in Metamaterials Containing Non-Centrosymmetric Plasmonic Nanoparticles
从理论上研究了均匀半导体基体中含有非中心对称、相似取向金属纳米颗粒的超材料的光电特性。由于纳米颗粒边界的不对称形状，光电子发射获得优选方向，当纳米颗粒被均匀平面波均匀照射时，导致在该方向上的光电流。这种效应是已知存在于具有非中心对称晶体结构的介质（例如掺杂的钛酸锂或铁酸铋）中的光电流（或体光伏）效应的直接类比，但是强几个数量级。被称为巨等离子体光电流效应，报道的现象是有价值的表征等离子体纳米结构的光电发射和光电导特性，并可以找到许多用途的光电探测和光伏应用。
2014-04-11 physics.optics
Time Response Dynamics of Plasmon Excitation in Cobalt Nanoparticles on Glass Substrate
利用飞秒激光脉冲，利用超快泵浦-探测透射光谱技术测量了镶嵌在玻璃衬底上的钴纳米颗粒中电子的弛豫时间。我们发现，等离子体激元激发是不均匀加宽的快速激发时间为23 fs。等离子体弛豫时间为97 fs。实验中使用的飞秒激光脉冲来自钛宝石谐振腔，该谐振腔采用基于非线性克尔效应的自锁模机制。获得了重复频率为103.52MHz、脉宽为64.5fs、中心波长为810 nm的脉冲。
2013-07-09 physics.optics
Necessary conditions for out-of-plane lattice plasmons in nanoparticle arrays
金属纳米粒子阵列支撑的离面晶格等离子体激元（OLP）由于其非常窄的线宽和显著的局部场增强而具有广泛的应用前景。在这里，我们调查的必要条件，金属纳米粒子阵列，以实现OLP。结果表明，除了满足文献中提出的大高度、斜入射、TM极化等前提条件外，还应在一定范围内合理设计阵元周期，保证介质环境均匀，优化阵元高度和入射角。我们希望这项工作将促进理解和工程的金属纳米粒子阵列中的OLP，并促进其在纳米激光器，超灵敏的生化传感器，和非线性光学的应用。
2019-01-31 physics.optics
Hybrid plasmonic modes for enhanced refractive index sensing
本文综述了耦合金属纳米结构中各类混合等离激元模式的物理机制，评估了其在折射率传感中的应用潜力，并展望了该领域未来发展方向，为高灵敏度等离激元传感器件研发提供参考。
2023-04-19 physics.optics
Gold Nanoparticles for Plasmonic Biosensing: The Role of Metal Crystallinity and Nanoscale Roughness
贵金属纳米粒子由于局部表面等离子体激元的激发而显示出特定的光学性质，这使得它们成为高灵敏度生物纳米传感器的有吸引力的候选者。潜在的物理原理是分析物诱导的纳米颗粒周围介质的介电性质的改变或通过共振增强的等离子体激元场增加光学活性分析物的激发和发射速率。无论哪种方式，除了纳米颗粒的几何形状外，金属的介电性质和纳米级表面粗糙度对传感性能起着重要作用。然而，由于基本原理尚未得到很好的理解，我们的目标是在这里通过分析光刻制造的纳米粒子的光学特性，不同的结晶度和粗糙度参数的一个更好的理解。我们通过热退火改变这些参数，并应用薄金膜作为模型系统来检索介电函数的修改。我们调查，一方面，消光光谱，反映了远场性质的等离子体激元激发，另一方面，表面增强拉曼光谱，作为近场探针。我们的研究结果提供了更好的洞察局部表面等离子体及其在生物纳米传感中的应用。
2011-11-03 physics.optics
Interplay between out-of-plane magnetic plasmon and lattice resonance for modified resonance lineshape and near-field enhancement in double nanoparticles array
二维双纳米粒子（DNPs）阵列理论上支持面外磁等离子体激元和面内晶格共振的相互作用，这可以通过调节纳米粒子的高度或阵列周期，由于高度依赖的磁共振和结晶度依赖的晶格共振来实现。两种等离子体激元模式的相互作用可以导致共振线形的显著变化和磁场增强的改善。当相互作用发生时，可以在两个谐振频率下在相邻颗粒之间的间隙区域中获得同时的电场和磁场增强，这呈现了作为电磁场热点的开放腔，用于检测和感测的潜在应用。这些结果不仅提供了一种有吸引力的方法来调谐等离子体纳米结构的光学响应，而且还提供了对周期性纳米结构或包含多个元素的超材料中的等离子体相互作用的进一步了解。
2013-05-12 physics.optics
Spectral localization of single-nanoparticle plasmons through photonic substrate engineering
本文提出通过光子衬底工程调控光学路径，实现单纳米颗粒等离激元的强谱域局域化，模拟显示可减小模式体积五倍并提升品质因子超80倍，实验验证了主动操控能力。
2025-09-09 physics.optics
Electron Photoemission in Plasmonic Nanoparticle Arrays: Analysis of Collective Resonances and Embedding Effects
从理论上研究了等离子体纳米粒子阵列的光电子发射特性。纳米颗粒部分嵌入半导体中，在金属/半导体界面处形成肖特基势垒，光电子可以通过肖特基势垒从纳米颗粒隧穿到半导体中;因此，在红外范围内的光电探测是可能的，其中光子能量低于半导体带隙（不足以在半导体中进行带间吸收）。纳米颗粒排列在稀疏的矩形晶格中，使得晶格诱导的瑞利异常的波长可以与单个颗粒的局部表面等离子体共振的波长重叠，从而引起来自纳米颗粒阵列的集体效应。使用全波数值模拟，我们分析了晶格常数，嵌入深度，和半导体层和相邻的透明导电氧化物层之间的折射率阶跃的影响。我们发现，周围的纳米粒子的介质之间的折射率失配的存在下，破坏了与瑞利异常相关联的窄吸收峰的形成，因此集体晶格效应在等离子体共振的形成中的作用被削弱。我们还表明，在不考虑弹道电子动力学的情况下，嵌入纳米粒子可以实现光电发射的5至20倍的增加。所得结果可用于提高等离子体基光电探测器和光伏器件的效率。这些结果可以为设计一个实验提供线索，在这个实验中，表面和体积光电效应对整个光电流的贡献将被定义。
2013-08-15 physics.optics
Size dependence of multipolar plasmon resonance frequencies and damping rates in simple metal spherical nanoparticles
多极等离子体激元振荡频率和相应的阻尼率形成的最简单的自由电子金属纳米球进行了研究。控制等离子体特征的可能性，通过选择的大小和介电特性的球周围进行了讨论。所研究的金属的光学性质内描述的Drude-Sommerfeld模型的介电函数与有效参数acounting的贡献的传导电子和带间跃迁。没有近似是在粒子的大小方面，等离子体的大小特性进行了严格的描述。我们对钠纳米液滴[1]的实验结果与偶极和四极等离子体激元的振荡频率尺寸依赖性进行了比较。
2008-04-14 physics.optics
Direct optical measurement of light coupling into planar waveguide by plasmonic nanoparticles
通过等离子体纳米颗粒将光耦合到高折射率材料的薄层中已经被广泛研究以应用于光伏器件，例如薄膜太阳能电池。在许多研究中，已经通过测量例如量子效率或光电流增强来研究这种耦合。在这里，我们提出了一个直接的光学测量光耦合到波导的等离子体纳米粒子。我们调查的波导内的导模的耦合效率，通过照射样品的表面，由一个玻璃载玻片涂有高折射率的平面波导和等离子体纳米粒子，而直接测量的光的强度发射出的波导边缘。这些实验通过透射率和反射率测量进行补充。我们表明，光耦合的强烈影响薄膜干涉，局部表面等离子体共振的纳米粒子和照明方向（前或后）。
2012-11-28 physics.optics
Plasmon Coupling Induced Photon Scattering Torque
具有生物相容性的金纳米粒子在生物传感、医学诊断、癌症治疗等生物医学研究中显示出巨大的优势。生物分子甚至可以用激光镊子操纵，光学捕获的Au纳米粒子作为手柄。在这封信中，光学散射扭矩所产生的耦合金纳米粒子的圆偏振光驱动的理论。耦合的等离子体共振模式通过光散射增强了从光子到Au纳米颗粒二聚体和三聚体的角动量转移，这不会带来任何光加热副作用。在纳米结构上产生的光学扭矩高度依赖于结构中的等离子体激元耦合。从散射光子到纳米结构的角动量转移效率可以达到200%左右。结果表明，耦合等离子体纳米颗粒低聚物是有前途的候选人，以构建可应用于生物医学应用的光驱动旋转纳米马达。
2021-11-17 physics.optics
Tuning of Localized Surface Plasmons in Vanadium Dioxide Nanoparticles via Size and Insulator-Metal Transition
Brno University of Technology（布尔诺理工大学）；Central European Institute of Technology（中欧技术研究所）；Center for Nanophase Materials Sciences, Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室纳米材料科学中心）
通过调控氧化钒纳米颗粒的尺寸和绝缘体-金属转变，实现近红外等离子体吸收的可调谐控制。
2026-01-31 physics.optics
Plasmonic Effect on the Population Dynamics and the Optical Response in a Hybrid V-Type Three-Level Quantum Dot-Metallic Nanoparticle Nanosystem
研究了金属纳米粒子（MNP）和V型三能级半导体量子点（SQD）组成的混合纳米系统中激子-等离子体激元耦合对粒子数动力学和吸收特性的影响.在这样的混合纳米系统中，SQD的激子和MNP的等离子体激元可以强耦合或弱耦合，以展示混合系统的新特性。我们的研究结果表明，由于激子-等离子体激元耦合，杂化纳米系统的非线性光学响应可以大大增强或降低。
2016-04-18 physics.optics
Tunable plasmonic properties of spatially overlapping asymmetric nanoparticle dimers
本文通过改变间隙、形貌、组成和厚度，研究空间重叠对称与非对称纳米颗粒二聚体的可调谐等离激元特性，发现非对称结构可产生更宽共振位移，并据此优化传感性能，最高品质因数达3.04。
2024-04-30 physics.optics
Unidirectional scattering induced by the toroidal dipole moment in the system of plasmonic nanoparticles
纳米颗粒对电磁波的单向后向和前向散射通常被解释为常规多极矩的干涉（即，电和磁偶极、电四极等）。环形偶极矩在单向散射中的作用通常被忽略。在这项工作中，我们研究了三个等离子体纳米球系统的单向散射。结果表明，单向后向散射是由于环向偶极矩与其它常规多极矩的干涉引起的。在某些特定的结构下，可以实现可调谐的初级后向和前向散射。我们的结果可以在纳米天线的设计中找到应用。
2016-12-12 physics.optics
Plasmonic effects in rod-like metal-dielectric nanoparticles
本文基于等效长椭球模型研究棒状金属-介电双层纳米颗粒的等离激元光学性质，分析尺寸、形状及核壳材料对极化率和吸收散射截面的影响，并给出获得最大辐射效率的形状与尺寸比建议。
2024-06-30 physics.optics
Tunable plasmon polaritons in arrays of interacting metallic nanoparticles
我们考虑一个简单的立方体阵列的金属纳米粒子支持扩展的集体等离子体激元，产生于近场偶极相互作用之间的局部表面等离子体激元在每个纳米粒子。我们开发了一个充分的分析量子理论的强耦合制度之间的这些集体等离子体激元和光子导致等离子体激元的纳米粒子阵列。值得注意的是，我们表明，极化激元带隙和超材料的介电函数可以显着调制光的偏振。我们揭示了等离子体超材料中的这种各向异性行为是如何通过纳米颗粒之间的偶极相互作用来介导的，尽管底层晶格是对称的。因此，我们的研究结果铺平了道路，实现可调谐量子等离子体超材料呈现相互作用驱动的双折射。
2015-01-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmon oscillations in ellipsoid nanoparticles: beyond dipole approximation
在准静态近似下研究了金属三轴椭球纳米粒子的等离子体激元振荡。本文提出了一种求解任意多极阶等离子体激元振荡势和频率的解析表达式的一般方法。导出了前24个模式的电势和等离子体激元振荡频率的解析表达式。其他高阶等离子体激元模式进行了数值研究。
2008-11-25 physics.chem-ph physics.optics
Generating hot carriers in plasmonic nanoparticles: when quantization does and does not matter?
等离子体辅助的热载流子过程中的金属纳米粒子可以描述经典或使用量子力学的全部强度。我们再次确认，从实际应用的角度来看，当它来描述的纳米粒子中的等离子体的衰变，经典的描述是足够的，但最小的纳米粒子。同时，纳米颗粒中的电子温度升高是离散的（量子化的），忽略这一事实可能导致显著低估热载流子辅助效应，如光催化。
2019-12-16 physics.chem-ph physics.optics
Surface Plasmon Polariton Assisted Optical Switching in Noble Metal Nanoparticle Systems: A Sub-Band Gap Approach
在一本建议的书章节中，在子带隙形式主义中讨论了贵金属纳米颗粒系统中的表面等离子体激元辅助光开关。
2015-04-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optical properties of metal nanoparticles with no center of inversion symmetry: observation of volume plasmons
我们目前的L形银纳米粒子的光学响应的理论和实验研究。散射光谱表现出几个等离子体共振，敏感地依赖于入射电磁场的偏振。共振的物理起源可以追溯到不同的等离子体激元现象。特别是，一个不寻常的属性的高能量带解释的体积等离子体振荡所产生的纳米粒子的不对称性。
2007-10-16 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Dual Plasmonic Modes from In-Situ Silver Nanoparticle Formation via Diffusion at Silver / Dielectric Interfaces
各种几何形状的金属-电介质界面是表面等离子体激元的基本光子材料平台。表面等离子激元和局域表面等离子激元是分别在平面和曲面金属-电介质界面上激发的两种表面等离子激元模式。在这里，我们证明了原位形成的银纳米粒子扩散在平面界面之间的沉积银和氮化物的氮化物。在一个步骤中，我们合成的纳米结构，表现出本地化的表面等离子体共振在银纳米粒子和表面等离子体共振在平面界面。我们开发了一个精确的光学模型，描述两个表面等离子体激元模式应用有效介质理论的实验ToF-SIMS和XPS的深度分布。我们的研究结果提供了对固有金属-电介质界面缺陷的基本材料见解，以及一种新的原位纳米颗粒合成方法，该方法与传统的平面界面制造无缝集成。这些独特的结果打开了前景光明的光子等离子体激元的应用，利用两个表面等离子体激元模式的耦合。
2019-04-15 physics.app-ph physics.optics
Subwavelength modulational instability and plasmon oscillons in nanoparticle arrays
我们研究了亚波长金属纳米颗粒非线性阵列中的调制不稳定性，并数值分析了不稳定性发展的非线性情况。我们证明了调制不稳定性可以导致形成规则的周期性或准周期性的偏振调制。我们发现，这样的非线性纳米粒子阵列可以支持长寿命的站立和移动振荡的非线性局域模式-等离子体激元激元。
2012-05-31 nlin.PS physics.optics
Transport Properties of a Single Plasmon Interacting with a Hybrid Exciton of a Metal Nanoparticle-Semiconductor Quantum Dot System Coupled to Plasmonic Waveguide
采用实空间方法研究了一维表面等离子体波导耦合的半导体量子点和金属纳米粒子混合系统与单个等离子体相互作用过程中的输运性质.我们认为MNP与SQD相互作用导致了混合激子的形成，通过调节施加在MNP与SQD混合纳米体系上的经典控制场的频率、金属纳米颗粒的种类以及背景介质，可以控制单次入射等离子体激元的透射和反射.单等离子体激元与这种混合纳米系统相互作用的输运性质可以在下一代量子器件如单光子开关和纳米镜的设计以及量子信息处理中找到应用。
2015-12-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmon polaritons in cubic lattices of spherical metallic nanoparticles
我们从理论上研究了球形金属纳米颗粒立方晶格中的等离子体激元。纳米颗粒，每个支持三重简并局部表面等离子体，通过库仑偶极-偶极相互作用耦合，产生在整个超材料上延伸的集体等离子体。后者与光子杂交形成等离子体激元，这是系统的混合光-物质本征模。我们推导出一般的解析表达式来评估等离子体激元和等离子体激元极化激元色散，以及相应的本征态。这些都是在一个哈密顿形式主义，它考虑到在纳米粒子之间的偶极相互作用的延迟效应，并考虑纳米粒子的介电性能以及它们的周围。在这个模型中，我们预测极化分裂在近红外可见光范围内的电磁波谱，依赖于极化，晶格对称性和波矢方向。最后，我们表明，我们的模型的预测是在良好的定量协议与传统的有限差分频域模拟，但与分析的洞察力和显着降低计算成本的优势。
2018-03-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Influence of surface roughness on the optical properties of plasmonic nanoparticles
对于等离子体纳米粒子，我们研究了自上而下制造所固有的表面粗糙度对光学性质的影响，并发现它对等离子体峰的位置和宽度的影响令人惊讶地小。我们的实验观察支持基于边界元方法的模拟。使用微扰的方法，适合于金属纳米粒子与适度的表面粗糙度，我们证明，这是因为在运动的缩窄的等离子体平均超过随机的高度波动。因此，在相同纳米颗粒的大阵列中的表面粗糙度，例如在超材料的背景下遇到的，预计不会构成主要的障碍。
2012-09-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Topological Edge Plasmon Modes between Diatomic Chains of Nanoparticles
我们研究了拓扑边缘等离子体激元模式之间的两个“双原子”链相同的等离子体纳米粒子。在准静态偶极近似下，通过求解宏观麦克斯韦方程组，解析地计算了每条链中纵向等离子体激元模的Zak相位。这种近似提供了与Su-Schrieffer-Heeger模型的直接类比，使得本征值被映射到纳米颗粒的频率相关的逆极化率。发现边缘态频率与单粒子共振频率相同，这对单胞内的间距不敏感。最后，全电动力学模拟与现实的参数表明，边缘等离子体激元模式可以实现通过近场光学光谱。
2015-05-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Label-free detection of single nanoparticles with disordered nanoisland surface plasmon sensor
我们报告使用无序的金属纳米岛衬底支持表面等离子体激元（SPPs）的单个纳米粒子的传感。由弹性散射的SPP的泄漏辐射引起的散斑图案提供了传感器表面处的散射微结构的独特指纹。散斑去相关的实验测量，并显示，使个别金纳米粒子和聚苯乙烯珠的吸附检测。我们的方法通过对粘附在纳米岛基底上的颗粒的亮场和荧光成像来验证。
2022-01-28 physics.app-ph physics.optics
Tuning the plasmon resonance of metallic tin nanocrystals in Si-based materials
研究了金属锡纳米粒子嵌入硅基基质材料的光学性质。采用射频磁控溅射法制备含有纳米颗粒的薄膜，然后进行非原位热处理。用透射电子显微镜测定了纳米粒子的形状和尺寸分布，发现纳米粒子都是球形的金属锡粒子，当以SiO2和非晶硅为主体材料时，观察到纳米粒子中存在局域表面等离子体共振。光学光谱显示，局部表面等离子体共振是在约5.5 eV的锡纳米粒子在SiO2，在约2.5 eV的非晶硅。SiO2中的锡纳米颗粒的尺寸可以通过改变薄膜的锡含量来改变;这被用来调节局部表面等离子体共振。
2010-05-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Coupled Plasmon Modes in 2D Gold Nanoparticle Clusters and their Effect on Local Temperature Control
紧密分离的金纳米颗粒的组装体由于各个纳米结构的等离子体激元模式的耦合而表现出强烈的集体等离子体激元响应。在纳米颗粒自组装的背景下，球形纳米颗粒的紧密堆积的2D簇呈现出一种重要的复合系统，其承诺了许多应用。本研究探讨了集体等离子体特性和由此产生的光热行为的封闭包装的二维金纳米粒子簇，以描绘集群的大小，颗粒间的距离和颗粒大小的影响。较小的纳米粒子（直径为20 nm和40 nm），表现出低的个人散射和高吸收被认为是其相关的光热应用。与典型的文献研究相比，本研究比较了不同大小的簇的光学响应，从单个纳米颗粒到61个纳米颗粒的大组件。团簇尺寸的增加会导致光谱位置和光物理特性的显著变化。基于模型的结果，每个纳米粒子的最大吸收的最佳簇大小也被确定为增强光热效应。研究了颗粒尺寸和颗粒间距离的影响，以阐明近场和远场耦合相互作用的性质。考虑到均匀的水介质的光热效应所产生的吸收进行了比较，为不同的团簇尺寸和颗粒间的距离。纳米颗粒的稳态温度对簇大小、簇中的颗粒位置、入射光偏振和颗粒间距离的强烈依赖性在等离子体纳米结构的局部温度控制中提供了新的物理见解。
2021-08-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Plasmonic resonances at interfaces patterned by nanoparticle lattices
我们目前的理论研究的性质的集体等离子体共振的表面上有序晶格的球形金属颗粒已被沉积。集体等离子体激元模式，激发光入射在表面上，探讨了正方形和矩形晶格的粒子。由入射光束激发的特定共振取决于频率、偏振和入射角。我们表明，可以创建的反射光的偏振是频率依赖的表面。偏振相关光谱的形式可以通过选择纳米颗粒阵列的材料和参数来调节。
2012-08-09 physics.comp-ph physics.optics
Dirac-like plasmons in honeycomb lattices of metallic nanoparticles
我们考虑一个二维的蜂窝状晶格的金属纳米粒子，每个支持本地化的表面等离子体，并研究的量子特性的集体等离子体产生的近场偶极相互作用的纳米粒子之间。我们分析调查的色散，有效的哈密顿量和本征态的集体等离子体的任意取向的个人的偶极矩。当偏振点接近平面的法线时，光谱呈现狄拉克锥，类似于石墨烯的电子能带结构中存在的那些。我们推导出集体等离子体激元的有效狄拉克哈密顿量，并表明相应的旋量本征态代表狄拉克样的无质量玻色子激发，在石墨烯中的电子，如一个非平凡的贝里相位和不存在背散射光滑的不均匀性，目前类似的效果。我们进一步讨论了如何可以操纵狄拉克点的布里渊区，并打开一个缺口，集体等离子体分散通过修改局部表面等离子体的偏振，铺平了道路，一个完全可调的等离子体类似物的石墨烯。
2013-03-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
Topological collective plasmons in bipartite chains of metallic nanoparticles
我们研究了由球形金属纳米颗粒构成的二分线性链，其中每个纳米颗粒支持局部表面等离子体。局域表面等离子体激元之间的近场偶极相互作用产生集体等离子体激元，其在整个纳米颗粒阵列上延伸。我们解析地导出了集体等离子体激元激发的谱和本征态。在布里渊区的边缘，光谱具有类似于聚乙炔的电子能带结构中存在的伪相对论性质。我们发现集体等离子体的有效狄拉克哈密顿量，并表明相应的旋量本征态代表一维狄拉克类大规模玻色子激发。因此，等离子体晶格表现出与一维狄拉克材料中的电子相似的效应，例如由于克莱因隧穿而高度抑制反向散射的传输能力。我们还表明，该系统是由一个非平凡的Zak阶段，它预测的表现形式的边缘状态的链。当两个具有不同拓扑相的二聚链连接时，我们发现了Jackiw-Rebbi中间带隙态的玻色子形式。我们进一步研究了集体等离子体激元激发的辐射和非辐射寿命，并评论了理论上发现的拓扑效应实验实现的挑战。
2017-03-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
Quantum theory of plasmon polaritons in chains of metallic nanoparticles: From near- to far-field coupling regime
我们开发了一个量子理论的等离子体激元链的金属纳米粒子，描述近场和远场粒子间的距离，包括等离子体光子Umklapp过程。考虑到纳米粒子之间的长程偶极-偶极相互作用的延迟效应，这是由等离子体自由度耦合到光子连续引起的，我们揭示了系统的正常模式的极化激元性质。我们计算的色散关系和辐射线宽，以及本征模的群速度，并比较我们的数值结果经典电动力学计算内的点偶极子近似。有趣的是，极化激子激发的群速度呈现出几乎周期性的符号变化，并且被发现通过修改纳米颗粒之间的间距是高度可调的。我们表明，远离与自由光子色散的等离子体本征频率的交叉点，光-物质相互作用的解析微扰处理与我们完全延迟的数值计算非常吻合。通过对Hopfield系数的分析，我们进一步定量地研究了光激发和物质激发的杂化。最后，我们考虑无限间距的纳米粒子的限制，并讨论了一些最近的结果，可以在文献中找到的单个纳米粒子。
2021-09-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Nonradiative limitations to plasmon propagation in chains of metallic nanoparticles
我们研究了由近场相互作用耦合的金属纳米颗粒链中的集体等离子体激元模式。用开放量子系统方法解析计算了与尺寸和动量有关的非辐射朗道阻尼和辐射衰减率。这些衰减率决定了激发沿链的传播。特别地，作为等离子体激元波长的函数的辐射衰减速率的行为导致从短距离的集体激发的指数衰减到大距离的代数衰减的转变。重要的是，我们表明，指数衰减是一个纯粹的非辐射起源。我们的透明模型使我们能够提供沿链的偏振相关的等离子体激元激发分布和相关的传播长度的解析表达式。我们的理论分析构成了一个重要的一步，在寻求最佳条件的纳米粒子链中的等离子体传播。
2016-11-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Resonant coupling between localized plasmons and anisotropic molecular coatings in ellipsoidal metal nanoparticles
我们提出了一个分析理论的光学性质的椭球等离子体粒子覆盖的各向异性分子层。该理论适用于由平行和垂直于金属表面取向的发色团覆盖的长球体的情况。对于分子层共振频率接近于与粒子等离子体共振之一简并的情况，在两个共振之间发生强杂交。导出了杂化共振频率、消光截面峰高和峰宽的近似解析表达式。发现分子-等离子体相互作用的强度强烈依赖于分子取向，并且表明这种灵敏度可以是基于新型纳米颗粒的生物/化学传感应用的基础。
2006-01-09 physics.bio-ph physics.optics
Metal nanoparticles with sharp corners: Universal properties of plasmon resonances
我们预测同时发生的两个基本现象的金属纳米粒子具有尖锐的角落：第一，主要的等离子体偶极模式经历强烈的红移与减少角落曲率半径;其谐振频率控制的顶角的角落和归一化（颗粒尺寸）的角落曲率。第二，分裂的等离子体激元模式在拐角处经历强局部化。总而言之，这为定制金属纳米结构铺平了道路，提供局部等离子体激元的波长选择性激发以及线性和非线性光学现象的强近场增强。
2012-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Dirac plasmons in bipartite lattices of metallic nanoparticles
我们从理论上研究了由金属纳米颗粒的二维阵列构成的“石墨烯类”等离子体超材料，包括具有和不具有反转对称性的完美蜂窝结构，以及通用的二分晶格。不同纳米颗粒中局部表面等离子体之间的偶极相互作用产生了在整个晶格上延伸的集体等离子体。我们研究了集体等离子体激元的能带结构，并揭示了它的可调谐性与局部表面等离子体激元的偶极矩的方向。根据偶极子的取向，我们确定了一个相图的集体等离子体激元色散的无间隙或有间隙的阶段。我们表明，在相图中的无间隙阶段的特点是集体等离子体表现为无质量的手性狄拉克粒子，在类比与电子在石墨烯。当蜂窝结构的反转对称性被破坏时，集体等离子体被描述为具有能量依赖的Berry相位的带隙手性狄拉克模式。我们进一步放松的几何对称性的蜂窝结构，通过分析一般的二分六边形晶格。在这种情况下，我们研究的相图的演变，并揭示了出现一个序列的拓扑相变时，一个六边形的子晶格是逐步转移相对于其他。
2015-02-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Influence of spatial dispersion on surface plasmons, nanoparticles and grating couplers
最近的实验表明，空间色散可能对等离子体结构的响应有显着的影响。这表明，在某些情况下，Drude模型应该被更高级的描述所取代，这些描述将空间分散考虑在内，比如流体动力学模型。在这里，我们表明，在金属响应的非局域性影响表面等离子体激元在金属和高介电常数的电介质之间的界面处传播。作为一个直接的结果，任何半径大于20 nm的纳米粒子可以预期是敏感的空间分散，无论其大小。对于允许激发表面等离子体激元的简单金属光栅，预期有相同的行为，就像伍德的著名实验一样。重要的是，我们的工作表明，对于高介电常数电介质中的任何等离子体结构，都应该考虑非定域性。
2019-04-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmonic Induced Potential in Metal-Semiconductor Composits
我们利用实验工具，如导电原子力显微镜和静电力显微镜上的光激发的铟锡氧化物衬底上的金纳米粒子阵列。纳米颗粒部分被薄的半导体聚合物覆盖。分析了在金属纳米颗粒的等离子体共振频率下激发后复合金属-半导体样品的电流和电势分布的变化。
2015-11-30 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Modal decomposition of localized plasmon on gold nanoparticles
本文在边界元方法中引入奇异值分解和准正则模式分解，将金纳米颗粒的局域表面等离激元光学响应分解为基本模式，以提升物理理解并辅助高效光与物质相互作用的设计。
2024-10-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Quantized plasmon modes for metallic nanoparticles of arbitrary shape with a generic dielectric function
University of Padova（帕多瓦大学）
提出一种基于实验介电函数、适用于任意形状金属纳米颗粒的等离激元模式量子化方法，正确再现准静态极限下的宏观极化，并实现与量子化学分子描述的耦合，为精确建模强耦合等离激元-分子系统奠定基础。
2026-06-19 physics.chem-ph physics.optics
Topological plasmons in dimerized chains of nanoparticles: robustness against long-range quasistatic interactions and retardation effects
我们提出了一个简单的模型，在一个二聚链的球形金属纳米粒子，拓扑非平凡的纳米等离子体系统的一个基本的例子集体等离子体。考虑到整个链的长程准静态偶极相互作用，我们提供了一个精确的解析表达式的集体等离子体激元的完整的准静态能带结构。Zak相位的明确计算证明了系统的拓扑物理对包含长程库仑相互作用的鲁棒性，尽管破缺了手征对称性。使用一个开放量子系统的方法，其中包括通过等离子体激元-光子耦合延迟，我们继续分析评估所产生的等离子体激元光谱的辐射频移。明亮的等离子体激元带经历依赖于尺寸的辐射位移，而暗带基本上不受光-物质耦合的影响。值得注意的是，上横向偏振带呈现对数奇点，其中准静态光谱与光锥相交。在波矢量远离这个交叉点和亚波长纳米粒子，等离子体-光子耦合只导致定量重建的能带结构和拓扑保护状态的边缘的第一布里渊区基本上不受影响。
2018-10-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
